(57)【要約】【課題】  一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性を良好にするとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うことを可能にする。【解決手段】サンプル容器１０の主要部をなす細管１０の端部を円周方向で略２分し、一方の半円周部分１２を他方の半円周部分１３の内側に円弧状に重ねた状態で圧着することにより、細管１１の外径φ１からのはみ出し部分を生じさせることなく、上記端部を閉塞する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器において、上記細管の端部が円周方向で略２分されて、一方の半円周部分が他方の半円周部分の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されることにより、上記外径からのはみ出し部分を生じさせることなく、上記端部が閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。
【請求項２】
請求項１において、上記ストロー状細管が熱可塑性樹脂により形成されていることを特徴とするサンプル容器。
【請求項３】
請求項１または２において、上記ストロー状細管の一方の開口端部が封止材の充填により閉塞され、他方の開口端部が圧着により閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。
【請求項４】
請求項３において、上記ストロー状細管の内側に突出して上記封止材を係止固定するエンボス部が形成されていることを特徴とするサンプル容器。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載のサンプル容器を形成するために使用する装置であって、上記ストロー状細管の開口端部を、その細管の外形に形状対応する半円形状の凹型面で拘束する治具と、上記凹型面と対をなす凸型面を有する押圧子とを有し、上記開口端部を上記凹型面と上記凸型面とで円弧状に加圧成形しながら圧着するようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【請求項６】
請求項５において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に超音波振動を印加する超音波振動源を備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【請求項７】
請求項５または６において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に高周波電流を通電させるようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【請求項８】
請求項５において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部をヒーターで加熱圧着するようにしてなることを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【請求項９】
請求項５〜８のいずれかにおいて、上記サンプル容器をストックして１本ずつ供給する供給手段と、この供給手段から供給されたサンプル容器を所定の整列状態で上記治具による圧着加工位置に搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、サンプル容器およびサンプル容器用圧着装置に関し、たとえば精液や胚等の生物サンプルを凍結保存するのに使用される細管状のサンプル容器と、このサンプル容器の開口端部を閉塞するための圧着装置に適用して有効である。
【背景技術】
【０００２】
精液、胚などの細胞や組織を使用分量に応じた量に小分けして凍結保存する場合、その収容容器としてストロー状細管からなるサンプル容器が良く使われる。図１１は従来のこの種のサンプル容器の構成を示す。同図において、（ａ）は断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ矢視図、（ｃ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面図をそれぞれ示す。
【０００３】
同図に示すサンプル容器１０’は一様な外径φ１を有するストロー状細管１１により形成され、この細管１１内に収容物であるサンプル１００が充填されている。このサンプル容器１０’は、サンプル１００をまだ収容しない未使用状態（空状態）にて、その一端（図では右端）側に感湿封止材１６があらかじめ乾燥状態で充填されている。
【０００４】
感湿封止材１６は、乾燥状態（粉状）のポリマー保水剤を含んだ綿状充填物であって、未使用の乾燥状態では通気性を有するが、サンプル等の水分に触れるとゲル化してサンプル容器１０’を気密閉塞するようになる。つまり、乾燥状態では通気性を有するが、湿状態では気密性の固体封止材となる。
【０００５】
乾燥状態の感湿封止材１６が充填された未使用サンプル容器１０’の一端から空気吸引を行うことにより、サンプル容器１０’の他端（図では左端）から内容物であるサンプル１００を吸入してそのサンプル容器１０’内に充填・収容させることができる。
【０００６】
サンプル容器１０’内にサンプル１００が収容されると、そのサンプル１００の水分によって上記感湿封止材１６のポリマー保水剤がゲル化し、サンプル容器１０’の一端側が気密閉塞される。
【０００７】
このあと、上記サンプル容器１０’の他端部を圧着することにより、図１１に示すように、その他端部も閉塞される。これにより、サンプル容器１０’の両端を閉塞してサンプル１００を気密状態で閉じ込めることができる。この圧着による閉塞に際しては、同図の（ａ）に示すように、サンブル容器１０’の開口端部にサンプル液体部の凍結時の膨張によるサンプル容器の破損を防ぐため、空気層１７を設ける。この種のサンプル容器１０’は、たとえば特許文献１（従来例１）および特許文献２（従来例２）に記載の凍結装置において使用されている。
【特許文献１】特公平８−４６０１
【特許文献２】米国特許５，８７３，２５４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上述した従来のサンプル容器１０’には、次のような問題のあることが判明した。すなわち、図１１の（ｂ）（ｃ）に示すように、圧着により閉塞されたサンプル容器１０’の他端部は、その圧着部分１１ｅが扁平に潰されているが、この扁平な圧着部分１１ｅの幅ｗ１は、サンプル容器１０’の外径（φ１）を大きくはみ出して広がっている。つまり、サンプル１００を収容したサンプル容器１０’は、外径（φ１）が一様ではなく、その端部だけが幅方向に拡大した異形状になっている。
【０００９】
このような異形状のサンプル容器１０’は、たとえば複数本まとめた集合体で収容する場合に、その集合体の形状が定まりにくく、また、その集合体から１本あるいは任意本数を抜き出す場合に、幅広の圧着部分１１ｅが他のサンプル容器にひっかかって、目的のサンプル容器だけを円滑に取り出せない、といったような不都合があった。つまり、上記圧着部分１１ｅの異形がサンプル容器１０’のハンドリング性（取り扱い易さ）を阻害していた。
【００１０】
さらに、本発明者らは、サンプル１００を収容したサンプル容器１０’を凍結保存のために冷却処理するに際し、その冷却処理を適正かつ再現性良く行うためには、所定の温度に冷却または所定の冷却速度で冷却される伝熱ブロックの貫通孔にストロー状のサンプル容器１０’を１本ずつ嵌挿して滞在および／または通過させることが非常に有効であることを突き止めた。しかし、この冷却処理を実施する場合は、上記圧着部分１１ｅの異形が障害となることが判明した。
【００１１】
すなわち、サンプル容器１０’を上記伝熱ブロックの貫通孔内で適正かつ再現性良く冷却処理するためには、その貫通孔とサンプル容器１０’間の隙間をできるだけ小さくした方がよい。しかし、その貫通孔にサンプル容器１０’を円滑に挿通させるためには、少なくとも、上記圧着部分１１ｅのはみ出し分（ｗ１−φ１）よりも大きな隙間が必要となる。
【００１２】
本発明は以上のような背景および問題を鑑みてなされたもので、その目的は、一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性が良好であるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器と、このサンプル容器を形成するのに用いて有効なサンプル容器用圧着装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するサンプル容器として、次の手段を提供する。  
（１）一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器において、上記細管の端部が円周方向で略２分されて、一方の半円周部分が他方の半円周部分の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されることにより、上記外径からのはみ出し部分を生じさせることなく、上記端部が閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。
【００１４】
上記手段（１）においては、次のような手段が実施形態として、とくに好適または望ましい。  
（２）上記手段（１）において、上記ストロー状細管が熱可塑性樹脂により形成されていることを特徴とするサンプル容器。  
（３）上記手段（１）または（２）において、上記ストロー状細管の一方の開口端部が封止材の充填により閉塞され、他方の開口端部が圧着により閉塞されていることを特徴とするサンプル容器。  
（４）上記手段（３）において、上記ストロー状細管の内側に突出して上記封止材を係止固定するエンボス部が形成されていることを特徴とするサンプル容器。
【００１５】
また、本発明は上記課題を解決するサンプル容器用圧着装置として、次の手段を提供する。  
（５）上記手段（１）〜（３）のいずれかに記載のサンプル容器を形成するために使用する装置であって、上記ストロー状細管の開口端部を、その細管の外形に形状対応する半円形状の凹型面で拘束する治具と、上記凹型面と対をなす凸型面を有する押圧子とを有し、上記開口端部を上記凹型面と上記凸型面とで円弧状に加圧成形しながら圧着するようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【００１６】
上記手段（５）においては、次のような手段が実施形態として、とくに好適または望ましい。  
（６）上記手段（５）において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に超音波振動を印加する超音波振動源を備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。  
（７）上記手段（５）または（６）において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部に高周波電流を通電させるようにしたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。  
（８）上記手段（５）において、上記凹型面と上記凸型面とで加圧成形されている上記開口端部をヒーターで加熱圧着するようにしてなることを特徴とするサンプル容器用圧着装置。  
（９）上記手段（５）〜（８）のいずれかにおいて、上記サンプル容器をストックして１本ずつ供給する供給手段と、この供給手段から供給されたサンプル容器を所定の整列状態で上記治具による圧着加工位置に搬送する搬送手段とを備えたことを特徴とするサンプル容器用圧着装置。
【発明の効果】
【００１７】
一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性を良好にすることができるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１は本発明の技術が適用されたサンプル容器の一実施形態を示す。同図において、（ａ）は本発明に係るサンプル容器１０の一部省略斜視図、（ｂ）はその断面図、（ｃ）は（ｂ）のＡ−Ａ断面図、（ｄ）は（ｂ）のＢ−Ｂ断面図を示す。
【００１９】
同図に示すサンプル容器１０は、たとえば精液や胚等の生物サンプルを収容して凍結保存するのに使用されるものであって、一様な外径φ１を有する所定長さのストロー状細管１１を用いて形成されている。
【００２０】
サンプル容器１０の主要部をなす細管１１内には収容物であるサンプル１００が充填されている。このサンプル容器１０の一端（図では右端）側には乾燥状態の感湿封止材１６があらかじめ充填されている。
【００２１】
この感湿封止材１６は、綿状栓部材１４と１４の間に乾燥状態（粉状）のポリマー保水剤１５を配置したものであって、サンプル１００を収容する前の未使用状態（空状態）では通気性を有するが、吸湿または吸水により保水剤１５がゲル化してサンプル容器１０の一端を気密閉塞する。
【００２２】
この感湿封止材１６が充填されたサンプル容器１０の一端から空気吸引を行うことにより、そのサンプル容器１０の他端（図では左端）から内容物であるサンプル１００を吸入してそのサンプル容器１０内に収容させることができる。
【００２３】
サンプル容器１０内にサンプル１００が収容されると、そのサンプル１００の水分によって上記感湿封止材１６のポリマー保水剤１５がゲル化し、サンプル容器１０の一端が閉塞される。なお、綿状栓部材１４と保水剤１５は、図示の例では分離して配置してあるが、綿状栓部材１４に保水剤１５を混ぜ込んで両者を一体状にしてもよい。
【００２４】
このあと、上記サンプル容器１０の他端部を圧着することにより、図１に示すように、その他端部が閉塞されて、サンプル容器１０内が気密閉塞される。これにより、サンプル容器１０のサンプル１００が気密封入される。この圧着による閉塞に際しては、同図の（ｂ）に示すように、サンブル容器１０の開口端部にサンプル液体部の凍結時の膨張によるサンプル容器の破損を防ぐため、空気層１７を設ける。
【００２５】
上述したように、本発明に係るサンプル容器１０では、上記細管１１の端部が円周方向で略２分されて、一方の半円周部分１２が他方の半円周部分１３の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されている。これにより、とくに同図の（ｃ）に示すように、上記外径φ１からのはみ出し部分を生じさせることなく、上記端部が閉塞されている。
【００２６】
上記のように構成されたサンプル容器１０は異形なはみ出し部分がないことにより、たとえば複数本まとめた集合体で収容する場合には、その集合体の形状を安定に定めることができる。また、その集合体から１本あるいは任意本数を抜き出す場合には、目的のサンプルあるいは目的の本数だけを円滑に取り出すことができる。つまり、サンプル容器１０のハンドリング性が良好である。
【００２７】
さらに、サンプル１００を収容したサンプル容器１０を凍結保存のために冷却処理するに際しては、後述する生物サンプル凍結装置により、その冷却処理を適正かつ再現性良く行うことができる。
【００２８】
上記ストロー状細管１１を形成する材質としては、圧着による変形加工に適した熱可塑性樹脂が使用されている。内容物の有無を簡単に確認できるようにするためには、透明な樹脂の使用が好ましい。
【００２９】
また、上記ストロー状細管１１には、図１の（ｂ）に部分拡大して示すように、その内側に突出して上記封止材１６を係止固定するエンボス部１８が形成されている。このエンボス部１８は、サンプル１００をサンプル容器１０内に吸入させるために、そのサンプル容器１０の他端側を吸引するに際し、その吸引によって封止材１６が外へ吸い出されてしまったり、あるいは位置が移動したりするのを確実に防止する効果がある。
【００３０】
図２は、上記サンプル容器１０の端部を圧着閉塞するのに用いて特に有効な圧着装置の要部を示す。同図において、（ａ）はサンプル容器１０の開口端部を装置にセットする前の状態、（ｂ）はサンプル容器１０の開口端部を圧着加工している状態、（ｃ）は開口端部が圧着閉塞されたサンプル容器１０をそれぞれ示す。
【００３１】
同図に示すサンプル容器用圧着装置は、上記ストロー状細管１１の開口端部を、その細管１１の外形に形状対応する半円形状の凹型面７１ａで拘束する治具７１と、上記凹型面７１ａと対をなす凸型面７２ａを有する押圧子７２とを備え、上記開口端部を上記凹型面７１ａと上記凸型面７２ａとで円弧状に加圧成形しながら圧着して閉塞する。
【００３２】
図示の実施形態の場合、凹型面７１ａの底部は、サンプル容器１０の外径φ１よりもわずかに狭い幅（曲率半径の２倍）ｗの円弧状曲面に形成されている。また、凹型面７１ａの上部開口縁から底部までの深さｈは、サンプル容器１０の外径φ１とほぼ同じに形成されている。具体的な寸法例を挙げると、サンプル容器１０の外径φ１が３ｍｍの場合、上記幅ｗは２．７ｍｍ、上記深さｈは３ｍｍとすればよい。
【００３３】
これにより、細管１１の端部が円周方向で略２分されて、一方の半円周部分１２が他方の半円周部分１３の内側に円弧状に重なった状態で相互に圧着されるとともに、その圧着部分の最大径を外径φ１内に確実に収めることができる。
【００３４】
図３は、上記サンプル容器用圧着装置の全体構成例を工程段階別に示す省略側面図である。同図において、（ａ）はサンプル容器１０の開口端部を圧着装置にセットする前の状態、ｂ）はサンプル容器１０の開口端部を圧着加工している状態、（ｃ）はその開口端部の圧着加工が完了した状態をそれぞれ示す。
【００３５】
同図に示すように、上記サンプル容器用圧着装置では、治具７１が架台７３に固定され、この治具７１の上方に上記押圧子７２が上下動可能に取り付けられている。押圧子７２には超音波振動源７４が取り付けられていて、上記凹型面７１ａと上記凸型面７２ａとで加圧成形されているサンプル容器１０の上記開口端部に超音波振動を印加するようにしてある。これにより、サンプル容器１０の開口端部を高効率かつ一層確実に圧着閉塞することができる。
【００３６】
上記押圧子７２は、上記超音波振動源７４とともに、移動駆動装置７５により所定の駆動トルクで上下移動駆動されるようになっている。移動駆動装置７５は、たとえばステッピングモータ等を用いて構成されている。
【００３７】
ステッピングモータ等の電動駆動手段を用いることにより、圧着加工時の押圧トルクはその駆動電流の制御により所定に設定することができる。また、ステッピングモータを用いた場合は、そのステッピングモータの駆動パルス数を管理することにより、移動ストロークの管理および制御を行うことができる。
【００３８】
なお、上記押圧子７２の押圧端面（下端面）には、図３の（ａ）に部分拡大して示すように、細管１１を円弧状に押圧変形させる凹型面７１ａの一端側に、なだらかなスロープ曲面７２ｂが形成されているが、これは、細管１１（サンプル容器１０）の圧着閉塞部と非圧着閉塞部の境界部分になだらかな緩衝曲面を形成するためである。
【００３９】
上述した実施形態では、上記凹型面７１ａと上記凸型面７２ａとで加圧成形されている上記開口端部に超音波振動を印加するようにしたが、その超音波振動に代えて高周波電流を通電させるようにしても、また、電気ヒーターによる加熱装置を用いても同様の効果を得ることができる。また、要すれば、超音波振動と高周波電流は併用して印加するようにしてもよい。
【００４０】
図４は、上記サンプル容器用圧着装置の好適な応用例を示す。同図に示す装置は、上記サンプル容器１０をストックして１本ずつ供給するホッパー状の供給手段８１と、この供給手段７１から供給されたサンプル容器１０を所定の整列状態で治具７１による圧着加工位置に順次搬送する搬送手段８２とを備えている。
【００４１】
搬送手段８２はドラム状または円盤状に形成され、その円形外周縁に沿って多数のサンプル容器ホルダ部８３が等角間隔で配設されているとともに、ステッピングモータ（図示省略）により、一定方向にステップ回転駆動されるようになっている。供給手段７１にストックされているサンプル容器１０は、上記ホルダ部８３に１本ずつ嵌入状態で保持されながら治具７１と押圧子７２の間に搬送される。
【００４２】
治具７１は移動駆動装置７６により上下に移動駆動されるようになっていて、治具７１の上にサンプル容器１０が位置すると、サンプル容器１０の圧着加工位置まで上昇駆動される。これに同期して、押圧子７２が移動駆動手段７５により下方へ押圧駆動されることにより、サンプル容器１０の圧着加工を行う。これにより、サンプル容器１０の開口端部が圧着閉塞される。
【００４３】
圧着加工されたサンプル容器１０は、搬送手段８２により回収容器８５へ搬送される。符号８４は離脱治具（リジェクタ）であって、搬送手段８２からサンプル容器１０を離脱させるように設置されている。
【００４４】
次に、上述したサンプル容器１０を凍結保存のために冷却するのにとくに適した生物サンプル凍結装置について説明する。
【００４５】
図５〜図７は、本発明の技術が適用された生物サンプル凍結装置の一実施形態を示す。図５はその装置全体の概要を側面図（ａ）および上面図（ｂ）で示す。図６は、図５に示した装置の伝熱ブロックとガイドテーブルの部分を斜視図で示す。図７は、伝熱ブロックの側断面（ａ）と横断面および一部拡大断面（ｂ）を示す。
【００４６】
同図に示す生物サンプル凍結装置は、たとえば精液、胚などの細胞や組織を凍結保存のために冷却するのに使用されるものであって、その主要部は、図５に示すように、伝熱ブロック２０、ガイドテーブル３０、移動駆動手段４０、および制御駆動部５０により構成されている。生物サンプルは細管状サンプル容器（ストローとも呼ばれている）１０に収容されて凍結保存のための冷却処理にかけられる。
【００４７】
伝熱ブロック２０は、図５〜図７に示すように、矩形板状の固体ブロックであって、冷却ユニット（冷却手段）２５により所定の温度および／または所定の冷却速度で冷却されるようになっている。この伝熱ブロック２０の材質としては、高熱伝導性の金属またはセラミックスが使用される。金属材質としては、たとえばアルミニウムまたはアルミニウム合金、銅または真鍮等の銅合金などが適している。セラミックスとしては、たとえば窒化アルミニウムなどが好適である。
【００４８】
上記伝熱ブロック２０には、その一端から他端へ抜ける複数の独立した貫通孔２１が設けられている。この複数の貫通孔２１は伝熱ブロック２０内に互いに所定の間隔を置いて平行に配設されている。各貫通孔２１はそれぞれ上記サンプル容器１０を１本ずつ嵌挿させて通過させるのに最小限必要な内径（φ２）に形成されている。
【００４９】
上記貫通孔２１は、図７の（ｂ）に示すように、上記サンプル容器１０の外径φ１よりもわずかに大きな内径φ２を持つように形成されている。これにより、サンプル容器１０は、貫通孔２１との間に無駄な隙間を形成することなく、その貫通孔２１内にほぼ嵌合状態で隙間無く密に嵌挿されて移動通過するようになっている。
【００５０】
貫通孔２１については、その貫通孔２１の内面と上記サンプル容器１０との間に形成される隙間が、少なくともそのサンプル容器の外径φ１よりも小さくなるような内径φ２で形成されていれば、従来の技術的問題は解決することができる。
【００５１】
すなわち、たとえば前記特許文献２にて開示されている従来例２の技術では、サンプル容器と伝熱ブロックの間に、そのサンプル容器の外径よりも大幅に大きな隙間空間（トンネル）が形成されているので、この大きな隙間空間の空気層が冷却速度の遅れを生じさせ、サンプル容器内の細胞に対する悪影響を及ぼし、サンプル容器を適正かつ再現性良く冷却するのを妨げる要因となっていた。これに対し、本発明に係る装置では、上記隙間空間を少なくともサンプル容器１０の外径φ１よりも小さくして適正かつ再現性のよい冷却処理を行わせることができる。
【００５２】
また、本発明では、たとえば図７の（ｂ）に部分拡大して示すように、上記隙間空間をさらに大幅に狭めることができる。これより、複数のサンプル容器１０の冷却処理をさらに適切に行うことができる。具体的には、上記貫通孔２１の内面と上記サンプル容器１０との間に形成される隙間が、上記サンプル容器の外径φ１の５％以下または０．１ｍｍ以下となるようにするとよい。
【００５３】
たとえば、サンプル容器の外径φ１が３ｍｍの場合は、上記外径φ２と内径φ１の差（φ２−φ１）を０．１５ｍｍ（φ１の５％）以下とすることにより、伝熱ブロック２０とサンプル容器１０との間に安定かつ良好な伝熱状態を確保して、適正かつ再現性のよい冷却処理を行わせることができる。
【００５４】
また、サンプル容器の外径φ１が２ｍｍの場合は、上記外径φ２と上記内径φ１の差（φ２−φ１）を０．１ｍｍ以下にすれば、伝熱ブロック２０とサンプル容器１０との間に安定かつ良好な伝熱状態を確保することができる。
【００５５】
つまり、上記外径φ２と上記内径φ１の差（φ２−φ１）は、サンプル容器１０の外径φ１が大きい場合は、その外径φ１に対する割合（５％以下）で規定するとよい。また、サンプル容器１０の外径φ１が小さい場合は、絶対寸法（０．１ｍｍ以下）で規定するとよい。
【００５６】
上記貫通孔２１を有する伝熱ブロック２０は、単一のブロック材を用いて最初から一体的に構成してもよいが、複数の分割ブロックを組み合わせて構成する、いわゆる分割構成も可能である。分割構成にする場合は、上記貫通孔２１も一緒に分割形成することができる。たとえば、２分割構成の場合は、２個の分割ブロックにそれぞれ形成した溝を合わせて上記貫通孔２１を形成することができる。
【００５７】
冷却ユニット２５はペルチェ素子を用いて構成され、その冷却側（吸熱側）面が上記伝熱ブロック２０の下面全体に密着状態で接触している。ペルチェ素子は複数段が直列にスタックされることにより、上記冷却処理を必要な冷却温度（低温）に冷却することができる。
【００５８】
この冷却ユニット２５により、伝熱ブロック２０を所定の冷却温度に冷却したり、あるいは所定の冷却速度で冷却することができる。なお、図示を省略するが、上記伝熱ブロック２０および冷却ユニット２５の冷却側は、発泡樹脂等を用いた断熱材により外気温から断熱されている。
【００５９】
ガイドテーブル３０は、図６に示すように、上記伝熱ブロック２０の一端側に設置される。このガイドテーブル３０の上面には複数（多数）の案内溝３１が平行に形成されている。各案内溝３１はそれぞれ、上記貫通孔２１の延長軸上に１対１で対応して設けられ、上記サンプル容器１０を１本ずつ位置決めしながら保持して上記貫通孔２１内へ移動案内するように形成されている。
【００６０】
ガイドテーブル３０と伝熱ブロック２０の間には若干の断熱隙間が置かれているが、細管状のサンプル容器１０はその断熱隙間を跨いで伝熱ブロック２０の貫通孔２１内に移動案内されるようになっている。
【００６１】
移動駆動手段４０は、複数の推進ロッド４２、ロッドガイド４３、可動部材４４、直動ガイド（リニアガイド）４５、ステッピングモータ４６、ボールネジ４７などを用いて構成されている。この移動駆動手段４０は、上記伝熱ブロック２０、ガイドテーブル３０などとともに、共通の基台４１上に設置されている。
【００６２】
推進ロッド４２は上記貫通孔２１の延長軸上に１本ずつ互いに平行に位置決めされながら配置され、ガイドテーブル３０の案内溝３１に位置決め状態で保持されている各サンプル容器１０をそれぞれに上記貫通孔２１の軸方向に推進して移動させるように構成されている。
【００６３】
ロッドガイド４３は上記ガイドテーブル３０の手前に設置されている。このロッドガイド４３は、各推進ロッド４２の先端をそれぞれ上記貫通孔２１の中心軸に正確に合致させながら上記貫通孔２１内に円滑に進入させるように、そのロッド４２の位置決めおよび移動案内を行う。このため、図示を省略するが、ロッドガイド４３は、推進ロッド４２を１本ずつ嵌挿させて摺動案内するガイド孔（あるいはガイド溝）を有する。
【００６４】
上記推進ロッド４２の基端側は可動部材４４に保持・固定されている。可動部材４４は、直動ガイド４５に案内されて上記貫通孔２１の延長軸と平行に往復移動するように設けられている。この可動部材４４は、ステッピングモータ４６で回転駆動されるボールネジ４７により、上記直動ガイド４５に案内されながら移動駆動されるようになっている。
【００６５】
上記可動部材４４の移動により各推進ロッド４２が一斉に前進させられてガイドテーブル３０上のサンプル容器１０を伝熱ブロック２０内の貫通孔２１内へ移動させる。この推進ロッド４２の前進により、サンプル容器１０は貫通孔２１内を通過し、最終的に最終凍結容器６０内の通気性架台上へ押し出される。最終凍結容器６０では、前記通気性架台の下に液体窒素が所定量充填されており、その中に浸漬された電気ヒーターに流す電流を調節して最終凍結容器内が所定の温度、例えば−１００℃〜−１９６℃に保持されるようになっている。
【００６６】
ステッピングモータ４６とボールネジ４７は、上記複数の推進ロッド４２を上記貫通孔２１の軸方向に所定速度で移動させる推進駆動手段を構成する。上記推進ロッド４２の移動速度および移動量は、そのステッピングモータ４６の駆動パルス周期および累積パルス数を管理することにより、位置検出に基づく複雑なフィードバック制御を使わずとも、簡単かつ高精度に制御することができる。
【００６７】
制御駆動部５０は、温度調節回路５１、モータ駆動制御回路５２、操作／設定部５３、および主制御部５４などにより構成される。温度調節回路５１は、伝熱ブロック２０の温度をそのブロック２０内に設置した温度センサ２６で検出し、この検出により観測される温度が所定の冷却温度となるように、ペルチェ素子の通電電流等を制御する。
【００６８】
モータ駆動制御回路５２は、上記ステッピングモータ４６の回転駆動パルスの周期、パルス数（回転ステップ数）、回転方向を管理（モニター）しながら、上記推進ロッド４２の移動速度、移動量、移動方向、移動位置を制御する。
【００６９】
操作／設定部５３はキーボード等の入力装置を用いて構成され、温度調節回路５１およびモータ駆動制御回路５２の各動作条件および動作手順方法（シーケンス）などの設定入力を担う。主制御部５４はマイクロ回路化されたコンピュータ（いわゆるマイコン）を用いて構成され、上記操作／設定部５３にて設定された各種動作条件および動作手順方法等に基づき、各部（５１，５２）の動作を時間要素も取り込んで制御する。
【００７０】
なお、上述した制御駆動部５０は、たとえば、温度調節回路５１、モータ駆動制御回路５２の機能の一部または大部分を主制御部５４にてソフトウェア的に集中処理させることも可能である。反対に、温度調節回路５１、モータ駆動制御回路５２に主制御部５４の機能の一部または全部を持たせるようにしてもよい。このように、制御駆動部５０のハードウェア的な構成については特に限定されない。
【００７１】
図８は本発明に係る生物サンプル凍結装置の、別の実施形態の要部を示す。上述した実施形態との相違に着目して説明すると、同図に示す装置は、２個（複数）の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂをサンプル容器１０の移動方向に直列に設置するとともに、各伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂをそれぞれに所定の温度に冷却または所定の冷却速度で冷却する２系統（複数系統）の冷却ユニット（冷却手段）２５Ａ，２５Ｂを設けてある。
【００７２】
各伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂにはそれぞれ、サンプル容器１０をほぼ嵌合状態で挿通および通過させる貫通孔２１が同軸上に設けられている。２個の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂ間には断熱間隙が置かれている。また、図示を省略するが、各伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂおよび冷却ユニット２５Ａ，２５Ｂはそれぞれに外気温から断熱処理されている。
【００７３】
この実施形態では、２個（複数）の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂの温度条件を独立に設定することにより、伝熱ブロックが１つだけの場合よりも、非常に多様かつ複雑な冷却プロセスが可能になる。これにより、生物サンプルの種類等に応じた最適な冷却プロセスを、より精密に設定することができる。
【００７４】
サンプル容器１０は、図１に示したように、その端部を円周方向で略２分し、一方の半円周部分１２を他方の半円周部分１３の内側に円弧状に重ね合わせ、この円弧状の重なり部分を相互に圧着することにより、容器１０外径φ１からのはみ出し部分を生じることなく、その容器１０の端部を圧着閉塞させている。
【００７５】
これにより、図７に示すように、サンプル容器１０と貫通孔２１間の隙間（φ２−φ１）を小さくしても、そのサンプル容器１０を貫通孔２１内に円滑に通すことができるようになる。したがって、伝熱ブロックの冷熱をサンプル容器１０内に円滑に移行させて、冷却にばらつきが生じるのを防ぐという効果を、より顕著に得ることができる。
【００７６】
次に、上述した生物サンプル凍結装置の動作および使用方法を説明する。  
上述した装置では、図５および図６に示すように、未処理のサンプル容器１０をガイドテーブル３０上に載置する。ガイドテーブル３０には案内溝３１があるので、サンプル容器１０はその案内溝３１に導かれて１本ずつ位置決め状態で保持される。
【００７７】
サンプル容器１０がセットされたならば、ステッピングモータ４６を回転させて推進ロッド４２を一斉に前進させる。これにより、サンプル容器１０がガイドテーブル３０から伝熱ブロック２０の貫通孔２１内に移動させられる。このとき、伝熱ブロック２０はあらかじめ所定温度に調整されているものとする。
【００７８】
サンプル容器１０は上記貫通孔２１を通過する過程にて、伝熱ブロック２０からの冷熱伝達により冷却処理される。この冷却処理により容器１０内のサンプルが凍結保存可能な状態に凍結される。冷却処理が完了したサンプル容器１０は、推進ロッド４２により貫通孔２１から押し出され、最終凍結容器６０内に回収される。
【００７９】
上記動作において、サンプル容器１０は、たとえば次のような工程（１）〜（３）を含むプロセスにより冷却処理することができる。  
（１）サンプル容器１０を、所定温度に冷却された伝熱ブロック２０の貫通孔２１に所定速度で通過させる工程。  
（２）サンプル容器１０を、所定温度に冷却された伝熱ブロック２０の貫通孔２１内に所定時間滞在させる工程。  
（３）サンプル容器１０を、所定の冷却速度で冷却されている伝熱ブロック２０の貫通孔２１内に所定時間滞在させる工程。  
上記工程（１）〜（３）はサンプルの種類等により任意の組み合わせで選択することができ、また、各工程における諸条件（移動速度、滞在時間、冷却温度、冷却速度等）もそれぞれ任意に設定することができる。
【００８０】
さらに、複数の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂ（図８）を有する装置においては、サンプル容器１０を、温度設定条件の異なる２個またはそれ以上の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂを順次用いて冷却することができる。これにより、さらに多様かつ複雑な冷却プロセスが可能になり、サンプルの種類等に応じて、より最適な冷却を高精度に行わせることができる。
【００８１】
各貫通孔内での冷却条件をさらに一定に揃えるためには、複数の貫通孔２１が、伝熱ブロック２０内に互いに所定の間隔を置いて平行に配設されていることが望ましい。
【実施例１】
【００８２】
図９は、伝熱ブロック２０が１つの装置を用いて凍結した精液（牛）の運動総精子率（運動率）と最活発運動精子率を凍結時の冷却条件別に示したグラフである。同図に示すように、いったん凍結保存してから融解した精液の運動総精子率および最活発運動精子率は、上述した本発明装置を用いた凍結方法が、従来例１の凍結方法に比べて、あきらかに好成績を得ている。
【００８３】
また、同図に示すように、精子運動性は、伝熱ブロックの温度、サンプル容器の移動速度、伝熱ブロック（貫通孔）内での保持時間などの条件により有意の差が生じるが、上述した本発明の装置によれば、最適な条件を再現性良く高精度に設定することが可能である。
【実施例２】
【００８４】
図１０は、２個の伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂを有する装置（図８）を用いて凍結した精液（牛）の精子運動性（運動総精子率と最活発運動精子率）を凍結時の冷却条件別に示したグラフである。同図に示すように、この実施例においても、いったん凍結保存してから融解した精液の精子運動性は、本発明装置を用いた凍結方法が従来例１の凍結方法に比べて、あきらかに好成績を得ている。
【００８５】
また、同図に示すように、精子運動性は、各伝熱ブロック２０Ａ，２０Ｂにおける温度、サンプル容器の移動速度、伝熱ブロック（貫通孔）内での保持時間などの条件により異なってくるが、本発明の装置によれば、最適な条件を再現性良く多様に設定することができる。
【００８６】
以上、本発明をその代表的な実施例に基づいて説明したが、本発明は上述した以外にも種々の態様が可能である。
【００８７】
たとえば、図４において、サンプル容器１０の圧着加工を行う治具７１と、サンプル容器１０を１本ずつ搬送する搬送手段８２は互いに独立した装置として構成されているが、搬送手段８２の一部、具体的には、ホルダ部８３に治具７１の凹型面７１ａの機能を兼用させるようにしてもよい。
【００８８】
また、伝熱ブロック２０の貫通孔２１は、サンプル容器１０の外形状に応じて種々変更可能である。また、伝熱ブロック２０は、矩形板状以外の種々の形状態様が可能である。貫通孔２１の配置は１列に限らず、たとえば２列以上並べてもよい。あるいは、円陣その他の配列でもよい。また、貫通孔２１の方向は水平以外の方向であってもよい。
【００８９】
冷却手段は、ペルチェ素子を用いた冷却ユニット２５が、装置の小型化および簡単化、制御性などの点で最適であるが、これ以外の冷却手段（凍結手段）の使用も妨げない。また、伝熱ブロックは３個以上の複数個を設けてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００９０】
一様な外径を有するストロー状細管により形成され、その細管の一方または両方の開口端部が圧着により閉塞されたサンプル容器にあって、ハンドリング性を良好にすることができるとともに、凍結保存のための冷却処理を適正かつ再現性良く行うのに適したサンプル容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係るサンプル容器の一実施形態を示す一部省略斜視図および要部断面図である。
【図２】本発明に係るサンプル容器用圧着装置の要部を示す省略斜視図および断面図である。
【図３】図２に示したサンプル容器用圧着装置の全体構成例を工程段階別に示す省略側面図である。
【図４】本発明に係るサンプル容器用圧着装置の好適な応用例を示す省略側面図である。
【図５】本発明に適用してとくに有効な生物サンプル凍結装置の概要を示す側面図（ａ）および上面図（ａ）である。
【図６】図１に示した装置の伝熱ブロックとガイドテーブルの部分を示す斜視図である。
【図７】伝熱ブロックの側断面（ａ）と横断面および一部拡大断面（ｂ）を示す図である。
【図８】本発明に適用してとくに有効な生物サンプル凍結装置の別の実施形態を示す要部断面図である。
【図９】本発明のサンプル容器を用いる生物サンプル凍結方法の第１実施例により凍結されたサンプルついて、その融解後の状態を従来例１と比較して示すグラフである。
【図１０】本発明のサンプル容器を用いる生物サンプル凍結方法の第２実施例により凍結されたサンプルについて、その融解後の状態を従来例１と比較して示すグラフである。
【図１１】従来のサンプル容器の構成を示す平面図および断面図である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  サンプル容器（本発明）        １０’  サンプル容器（従来）
１１  ストロー状細管                １２  一方の半円周部分
１３  他方の半円周部分              １４  綿状栓部材
１５  ポリマー保水剤                １６  感湿封止材
１７  空気層                        １８  エンボス部
２０，２０Ａ，２０Ｂ  伝熱ブロック
２１  貫通孔
２５，２５Ａ，２５Ｂ  冷却ユニット（冷却手段）
２６  温度センサ
３０  ガイドテーブル                ３１  案内溝
４１  基台                          ４０  移動駆動手段
４２  推進ロッド                    ４３  ロッドガイド
４４  可動部材                      ４５  直動ガイド（リニアガイド）
４６  ステッピングモータ            ４７  ボールネジ
５０  制御駆動部                    ５１  温度調節回路
５２  モータ駆動制御回路            ５３  操作／設定部
５４  主制御部                      ６０  最終凍結容器
７１  治具                          ７１ａ  凹型面
７２  押圧子
７２ａ  凸型面                      ７２ｂ  スロープ曲面
７３  架台                          ７４  超音波振動源
７５  移動駆動装置（押圧子）        ７６  移動駆動装置（治具）
８１  ホッパー状の供給手段          ８２  搬送手段
８３  サンプル容器ホルダ部          ８４  離脱治具（リジェクタ）
８５  回収容器
１００  生物サンプル
φ１  細管（サンプル容器）の外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2006047191.tif 000010
【図９】
2006047191.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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